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第九章 世界演化学 357

（三）世界物质能量的层次本质

1. 物质能量的结构层次概观

自然界物质能量存在的普遍形态，表现为按其空间尺度和质量大小等特征排成
的、具有质的差异和隶属关系的序列，或者称谓为不同层次的自组织系统。
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从空间尺度上来讲，我们已知的物质世界至少跨越了 42 个数量级（10 ~10 m），
为了研究的方便，常将物质分为微观、宏观、宇观等领域。当代物质能量科学的前

沿主要涉及对微观世界和宇观世界的探索。
人类对物质能量层次结构的认识是随着科学技术的不断进步而发展的。19 世
纪以来的物理学，先后揭示了微观物质能量结构的原子和分子、原子核和粒子层次，

并在更深入地揭示粒子的组成（层子）及其结构。但现有的技术却不能把层子或反
层子从强子中分割出来。无法得到自由夸克和胶子；也无法了解夸克和轻子可否再

分，等等。
本书的宏观世界是从原子分子开始的，原子，是组成单质和化合物分子的最小
单位，是化学反应中，不能再分的粒子，它是元素的最小物质单位。分子，是物质

能独立存在、并保持该物质一切化学性质不变的最小单位。由一种或几种元素以一
定的数目和方式结合而成。单质分子，由一种原子组成，例如氢分子H 2 ，氧分子O 2 等。

化合物分子，由几种原子组成。分子中，原子的结合方式不同，可构成不同的物质，
性状完全不同。分子的大小差别可以很大。

宏观世界见到最多的是所谓的高分子化合物（聚合物），可分为无机和有机高
分子化合物。有机高分子化合物可以分为天然和合成有机高分子化合物，它们的分

子质量可以从几万直到几百万或更大，但它们的化学组成和结构比较简单，往往是
由无数结构小单元以重复的方式排列而成的。聚合物一般分为三级结构、一级结构
为单链分子中原子的排列结构；二级结构为单条分子链的空间结构；三级结构为分

子链之间相互的空间结构。
从宇观来讲，目前观测宇宙学告诉我们，宇宙可分为行星、恒星、星系、星系

团—超星系团和观测所及的宇宙（总星系团）五个层次。从大尺度来讲，宇宙中的
物质能量分布是均匀的，有人认为这主要是由大量暗物质的存在造成的。此外，也

有人认为宇宙在不断地膨胀，而且越远的星系膨胀速度越快。因此人们建立了以大
爆炸为主要特征的宇宙模型，来解释宇宙及物质（粒子）和基本力的起源。物质科